正面還是反面?如果我們向空中拋兩枚硬幣，其中一枚硬幣的結果與另一枚硬幣的結果無關。硬幣是獨立的物體。在量子物理的世界裡，情況就不一樣了:量子粒子可以被糾纏，在這種情況下，它們不能再被認為是獨立的個體，它們只能被描述為一個關節系統。

多年來，已經有可能產生糾纏光子——在完全不同的方向移動但仍然屬於一起的光粒子對。在量子隱形傳態和量子密碼學等領域已經取得了驚人的成果。現在，維也納研究出了一種產生糾纏原子對的新方法，這種方法不僅可以產生向各個方向發射的原子，還可以產生明確的光束。這是在電磁阱中的超冷原子雲的幫助下實現的。

糾纏的粒子

杜維恩原子和亞原子物理研究所的Jörg Schmiedmayer教授說:“量子糾纏是量子物理的基本要素之一。”“如果粒子相互糾纏，那麼即使你知道關於整個系統的一切，你仍然不能說任何關於一個特定粒子的事情。詢問一個特定粒子的狀態是沒有意義的，只有整個系統的整體狀態是確定的。”

產生量子糾纏有不同的方法。例如，特殊的晶體可以用來建立糾纏光子對:一個高能光子被晶體轉換成兩個低能量的光子，這被稱為“下轉換”。這使得大量的糾纏光子對能夠快速而容易地產生。

的一對雙胞胎

現在可以用一種新奇的方法在杜維恩製造出可控的雙胞胎:在一個微型晶片上製造出一團超冷原子，並透過電磁力將其固定。Schmiedmayer說:“我們操縱這些原子，使它們不是處於可能的最低能量狀態，而是處於更高的能量狀態。”從這個激發態，原子然後自發地回到基態，能量最低。

然而，電磁陷阱的構造方式使得單個原子回到基態在物理上是不可能的——這將違反動量守恆。因此，原子只能以成對的形式轉移到基態，並以相反的方向飛走，所以它們的總動量保持為零。這就產生了一對沿著晶片上電磁陷阱的幾何形狀所指定的方向運動的孿生原子。

雙縫干涉實驗中

該陷阱由兩個細長的平行波導組成。這對孿生原子可能是在左波導或右波導中產生的——或者，按照量子物理學的說法，是同時在兩種波導中產生的。Jörg Schmiedmayer說:“這就像著名的雙縫實驗，你用一個粒子向有兩條縫的牆上射擊。”“粒子可以同時透過左右縫，在縫後它會干擾自身，從而產生可以測量的波型。”

同樣的原理可以用來證明雙胞胎原子確實是糾纏粒子:只有當你測量整個系統，即。你能探測到典型的量子現象的波狀疊加嗎?另一方面，如果你把自己限制在單個粒子上，波的疊加就完全消失了。

“這向我們表明，在這種情況下，單獨觀察這些粒子是沒有意義的，”Jörg Schmiedmayer解釋道。“在雙縫實驗中，當你測量粒子穿過左縫還是右縫時，疊加就消失了。一旦有了這些資訊，量子疊加就被破壞了。這裡的情況非常相似:如果原子糾纏在一起，你只測量其中一個，理論上你仍然可以用另一個原子來測量它們是都來自陷阱的左邊還是右邊。因此，量子疊加被破壞了"

現在已經證明，超冷原子雲確實可以用這種方式可靠地產生糾纏孿原子，進一步的量子實驗將用這些原子對進行——類似於那些已經可以用光子對進行的實驗。